淺析防錯技術在汽車電子精益生產中的應用

朱謹

大陸汽車電子（連云港）有限公司 江蘇省連云港市 222006

1 引言

防錯（Poka-yoke）概念被認知，是從20世紀60年代日本工程師Shigeo Shingo 介紹豐田生產運行體系所闡述的。原意是“防呆”，指防止人為疏忽而造成的錯誤。[1]

隨著社會生產力以及制造工業的發展，原有的一些人工勞作的方式逐漸變為了半自動化甚至全自動化。產品生產中人的直接作用變小，所以防錯的概念也有了一些延伸和擴展。

在2016年發行的全球汽車質量管理標準--IATF16949中，防錯定義是“為防止制造不合格產品而進行的產品和制造過程的設計及開發”。若從這個概念理解，防錯涉及了影響到產品質量的所有客觀因素，不僅是人員操作，還包括設備、模具、工裝、生產性原材料等實物因素。

防錯是精益生產的重要組成部分，防錯在生產中的本質是一種通過追求自動化實現標準化的方法。防錯運用是“以人為本”，是為了輔助人、方便人、保護人，不僅是為了達成生產目標，還可以對安全、人機工程等起到重要的作用。

目前對防錯的研究主要集中講述在某方向或領域中如何實施具體的防錯技術，例如，用在夾具設計中。[2]但對防錯技術效用的評價，以及如何系統化的管理防錯使其良好的運行，這些方面研究的文獻不多。本文以汽車電子精益生產中防錯運用的成效，對其整理、總結，希望能對各同仁在防錯管理工作起到借鑒作用。

2 防錯計劃

防錯計劃是對防錯實施前的評估和規劃制定。防錯在生產中應用，要有目的性，要與經營或使用者目標一致，以人為本，幫助生產達到零缺陷、零浪費、零事故的目標。

“凡事預則立，不預則廢”，要做好防錯，就是要有 第一把事情做對的理念，拋棄“差不多”的馬虎、敷衍的思想，克服“不太可能發生”的麻痹思想、“到時再說”的惰性思想、以及盲目自信的自滿思想。

犯錯是因“識力不足”，要做好防錯，防錯的應用要基于客觀實際，把盡可能涉及的因素考慮進來。防錯計劃制定者們必須對客戶要求、產品特征、設備工藝、生產流程、人員技能結構等有所了解，對實際問題的弱點做對策，有的放矢。

防錯計劃的制定需要有經驗的人或團隊一起制定，同時結合系統性文件記錄的對策和經驗，識別需要防錯的風險。常用的方法有頭腦風暴和失效樹分析法（FTA，Fault Tree Analysis）。

頭腦風暴對使用人員的技術知識門檻相對低一些，更容易實施。失效樹分析法更偏重于對產品和工藝非常了解的技術人員使用，需依據技術規范、工序步驟的順序和形成作用的因果邏關系進行邏輯分析，識別出具體風險。失效樹分析法的優點是針對性強，效率也相對快一些。

防錯計劃最終要體現在設備規格書和FMEA （Failure Mode and Effect Analysis。潛在失效模式和影響的分析）里，并傳遞到設備保全計劃和質量控制計劃中。為設備裝置的實施、驗證做輸入準備。

防錯計劃后的實施和應用，要讓經營者體會到其價值所在，才能更好的支持其活動。防錯裝置追求經濟性、可靠性、方便性、高效性的目標，要避免畫蛇添足的過度防錯。

3 防錯技術的運用

為了實現防錯的要求，一些防錯技術也被廣泛研究和應用。防錯的技術手段，基于防錯對象的物理特征，如材質、顏色、形狀、重量、尺寸、等，并結合部件功能和應用，采用機械、光學、電氣、力學、化學等技術手段識別區分、限定位置、規范順序等方法，確保準確、有效、快速地實現過程控制。常用的技術有仿形、增加特別標識、形狀不對稱、防錯導向塊、顏色區分、傳感器、光纖等，稍復雜的配有微機、PLC進行自動化的邏輯判斷和執行。[2]

防錯技術雖然多樣化，其運用主要是覆蓋兩個方向 ——前期預防發生、后續檢測圍堵，避免流出，簡稱“前防后堵”。

2.1 防錯技術運用思路

防錯思路以及主要內容見表1。通過防錯思路選擇適當的防錯技術。

對此可以用滅火的案例作解釋說明?？梢灾苯痈壮樾?，消除或移開燃燒物，這就是“消”的思路；也可用滅火毯或滅火器，是因為隔離空氣或降低燃燒物溫度小于燃點，通過改變燃燒條件滅火，就是“變”的思路；把燃燒處周圍用阻燃設施圍堵起來，防止引燃其它物品而擴散災情，這就是“圍”的思路。注意防火的預防標識、火災時的警報，都是“警”的思路。

2.2 防錯技術的效用最大化

精益生產重視價值的增值，減少浪費。防錯作為一項精益生產中的實用方法，在應用中發揮的最大效用是體現其價值的關鍵指標。效用最大化是指物盡其用，期望達到一石二鳥，甚至一石多鳥的作用。防錯技術在生產過程中的主要作用見表2。

一個防錯裝置若能依據目標物本身特點設置，完全可以達到多個防錯作用?？梢詮囊韵聨讉€方面考慮。

（1）根據目標物體部件之間的先后關系或物體本身主要功能特征來設計防錯，例如先后關系、局部與整體的關系。根據對象的先后關聯防錯模型，假如若A是B的前置條件或重要組成部分，探測出A，就相當于探測出B。假設，某產品是由 A、B、C 三個部件組成 ，見圖1。部件A和 C 都安裝在B 上，且先安裝A 后安裝C 。若在安裝C的工序中安裝一個傳感器來探測安裝C的前提條件是否已具備，有①和② 兩個位置可選。若安裝在①處只能探測B件有無，不能探測前道工序A件是否被安裝。若裝在②處，結合A、B關系，實現A順序對錯，B部件的有無進行探測。

圖1 防錯模型1

（2）根據對象的范圍（邊界）防錯，假如若A的尺寸、重量等某特性比B 范圍大。則可利用邊界或差異區域進行防錯。假如A、B 為兩種產品，均可以安裝到某軸C上，見圖2，但A是正確的部件，B 則不是。防錯傳感器可選擇的位置為③或④。④的位置明顯比③有優勢，其既可以探測A 件有無，又可以區分A、B件的對錯。該方法也可區分相似產品的混裝、錯裝。

表1 防錯思路及主要內容

表 2 防錯作用及主要內容

圖2 防錯模型2

（3）把并聯關系或各自獨立的關系，變為串聯關系，起到多重防錯或多重保護的作用。假設A和B 有關系，C和B也有關系，但A和C各自獨立，變成A和C同時存在才可以發生B。表示為A B ， C B 但A≠C ，變成A+C B。如廂式電梯，必須按下樓層指示健 ，同時電梯門要關閉后才可以升降。這種方法適用于安全性和防止工序遺漏上。

（4）把獨立或不相關的兩個動作，變為互為起始的閉環關系。表示為A B，變為B A 。這種方式更強調A、B的順序性。例如某電子芯片，只有被測試通過了才可以在芯片上刻印追溯碼，同時只有刻完追溯碼，才可能啟動下一個芯片的測試。不僅適用于安全性和防止工序遺漏上，同時一致性也可以用來信息追溯或計數。

（5）從防錯裝置減少錯誤損失或者風險的程度而言，其優先原則有兩條：

a） 防發生優于防流出。選擇措施時，杜絕問題發生要優于在問題發生后的檢查。

b） 阻止錯誤部件被使用優于安裝后的自動警報，而自動警報又優于目視檢查。

（6）防錯一定要基于對問題現場調查研究，廣泛聽取意見，特別是一線操作人員的反饋。好的防錯技術是“接地氣”的、實用的。

4 防錯裝置的驗證和維持

防錯裝置的驗證是測試其功能達到預期目標。而維持是讓其防錯功能不衰退或失效。

因為防錯的效果受到加工、安裝尺寸、使用環境等多因素的影響。需要對防錯裝置的效果進行實際驗證。常用的方式有極限樣品、情景模擬、計數或計量型的統計分析、過程能力認證等。

這個過程要完成防錯清單，內容包括防錯驗證方法和頻次，防錯檢表或檢查項目。防錯可以是獨立的專項檢查，也可以糅合至在日常設備點檢、定期設備維保，或者過程巡查等常規管理活動中。以維持防錯功能的正常運轉或正確使用。

5 防錯裝置的持續改善

防錯裝置后續的使用中，也不是一成不變的。由于前期防錯計劃不完全或使用條件的變化等，可能出現防錯范圍的不足、防錯效用低、過度防錯，或成為生產效率提升的瓶頸等狀態。改善是讓防錯裝置更完善、更實用于生產。所以，對于防錯裝置需要經常做一些現場評估，根據期望目標定義一些評價項目和標準。例如，表3是對防錯裝置功能和風險的評價項目，具體判斷方式，可用評分方式也可用是非的判斷。根據評估結果再決定是否對防錯裝置進行改善。

防錯的持續改善，需要與系統性文件管理相結合，其最后的改善措施要更新在相關的系統文件中。例如，改善點需要更新防錯清單、檢查表、FMEA、設備規格書等。系統性的文件管理保證了防錯技術的統一性、標準化，也讓改善活動能夠持續，改善效果不斷完善。改善報告可以作為經驗分享和教育資料的來源，為新的設備或工藝做好技術積累；為新的防錯計劃提供經驗，預防問題再發；同時可以啟發員工創新、再教育的作用。

表 3 防錯項目評價表

圖3 防錯的PDCA循環

6 結語

為使防錯技術達到物盡其用的最大化效用，不能單獨依靠理論知識，防錯自身的運用需要系統性的管理，經驗的積累。利用PDCA的思想，把防錯管理建立成計劃、實施、驗證、改善為一體的循環運行系統，如圖3所示。

大家不能僅把防錯簡單地認作技術手段，還應把其當作實現自動化和質量管理的重要方法，輔助員工易于操作、提高效率的方法。同時，制定相應的管理制度，對防錯改善提案和防錯措施落實和維護方面也制定相應的獎懲措施，達到生產效益和員工滿意的雙贏結果。